一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，包括以下几个步骤：步骤1，遥感影像输入；步骤2，确定移动窗口的大小N

【技术实现步骤摘要】
一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法及装置


[0001]本专利技术涉及到摄影测量与遥感学科中的数字图像处理
，特别涉及到一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法及装置。

技术介绍

[0002]随着卫星遥感技术的发展，多空间尺度、高光谱、多时间分辨率的立体空间观测体系逐渐完善，并在环境监测、国土调查、出行导航等与国民生活密切相关的各个领域得到广泛应用。
[0003]然而，由于遥感器本身的限制，高光谱分辨率与高空间分辨率通常难以同时存在。IKONOS、QuickBird、WorldView
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1及WorldView
‑
2等大多数的高空间分辨率的卫星均局限于可见光
‑
近红外(Visible Near Infrared,VNIR)波段，而缺乏短波红外(Shortwave Infrared,SWIR)波段。短波红外波段成像具有受大气散射作用小，透烟、雾或霾能力较强，有效探测距离远等优点，对气候条件和环境的适应性明显优于可见光成像。解决高空间分辨率短波红外数据的缺失问题，成为遥感应用领域亟待解决的研究热点。图像模拟是依据现有遥感图像、遥感先验知识与遥感理论模型，在一定约束条件下，利用数学计算或者物理建模，进而得到模拟图像的技术。通过图像模拟技术可以弥补高空间分辨率卫星缺失的短波红外影像，具有重要的理论和现实意义。
[0004]空间－光谱图像模拟是广泛应用的较为成熟图像模拟技术。在多年的应用中已经形成了多种数据模拟方法。例如同一个传感器成像方式的不同而获取的不同的图像，或者不同传感器的图像融合，又或是对同一个地物目标在不同的时间获取的影像结合，从而达到模拟后的图像具有高空间图像详细的空间特征与多光谱图像的光谱特征。主流的方法主要有高通滤波、Brovey变换、PCA替换法、IHS变换及小波变换等，并产生了多种以此为基础的改进方法。
[0005]现有技术中，专利技术专利CN106384340A公开一种对于不同时期的不同空间分辨率遥感影像进行图像融合的方法，其通过对早期低空间分辨率影像和后期低空间分辨率影像进行分析获取变化数据，从而利用早期高空间分辨率影像获得后期高空间分辨率影像。将解算模型构造的构造模式从面状的窗口模式发展为线状的螺线模式，从而可有针对性地构造解算像元集合，提高了降尺度融合方法解算混合像元组分数量的上限。
[0006]专利技术专利申请文献CN112102218A公开一种生成高空间分辨率多光谱影像的融合方法，用于将高空间分辨率且具有较少光谱波段的影像和低空间分辨率且具有较多光谱波段的影像进行融合，以生成高空间分辨率且具有多光谱波段的影像，该方法通对高空间分辨率像元进行分类，计算和标识第c类低空间分辨率纯净像元，使用矩阵奇异值分解，得到第c类低空间分辨率纯净像元所对应的光谱基向量。通过移动窗口内的邻域相似像元的信息，利用残差补偿，消除融合结果中的斑块效应提高融合精度。
[0007]但是上述方法较为复杂，计算效率仍不太高，并且对用于计算的两种遥感影像的地物相似度要求较高，当两种不同空间分辨率影像的时相差异较大或者地表类型差异较大
时，容易产生较大的光谱失真。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是：解决上述存在的技术问题，提供一种更加简明、运算耗时更少、计算结果更精准的短波红外遥感影像模拟重建方法及其实现装置。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，包括以下几个步骤：
[0011]步骤1，输入经过几何校正的不同空间分辨率遥感影像A和B；
[0012]步骤2，计算遥感影像B和A空间分辨率的比值R，确定移动窗口的大小N
×
N；
[0013]步骤3，将低空间分辨率影像B重采样至高分辨率遥感影像A分辨率的N倍，生成新影像C1；
[0014]步骤4，以影像A的空间分辨率为基准，将影像A、C1叠置重组生成新的影像D；
[0015]步骤5，以N
×
N的移动窗口对影像D中的低空间分辨率遥感影像C1进行窗口领域运算得到影像C2以实现空间尺度还原；
[0016]步骤6，判定影像D中N
×
N窗口的优势地物像元，计算合成光谱向量Y，并将其空间尺度提升至与影像C2一致；
[0017]步骤7，判定低分辨率影像中N
×
N窗口的最优相似像元，得到最优光谱向量Xmax；
[0018]步骤8，用最优光谱向量Xmax和拟合函数重建得到高空间分辨率的SWIR波段光谱；
[0019]步骤9，模拟重建生成高空间分辨率SWIR波段影像E。
[0020]作为优选的，所述步骤1的遥感影像A和B为经过几何校正的包含可见光
‑
近红外(VNIR)m1个波段的高分辨率遥感影像A和包含可见光
‑
近红外和短波红外
[0021](VNIR+SWIR)m2个波段的低空间分辨率的遥感影像B。
[0022]作为优选的，所述步骤2为计算可见光
‑
近红外和短波红外(VNIR+SWIR)波段遥感影像B的空间分辨率与可见光
‑
近红外波段遥感影像A的空间分辨率的比值R，并根据R的数值区间确定移动窗口的大小为N
×
N。
[0023]作为优选的，所述步骤3中新影像C1的生成方法具体为：将低空间分辨率影像B的全部m2个可见光
‑
近红外和短波红外(VNIR+SWIR)波段重采样至高分辨率遥感影像A的N倍，生成新的m2个包含可见光
‑
近红外和短波红外(VNIR+SWIR)波段的影像C1。
[0024]作为优选的，所述步骤4中的影像D生成方法具体为：以影像A的空间分辨率为基准，按照影像A、C1的顺序对两组遥感影像进行重采样并叠置重组生成一个新的具有m1+m2个波段影像D；设置m2个波段的低空间分辨率的可见光
‑
近红外和短波红外(VNIR+SWIR)波段影像C1的图像大小为W1
×
W2个像素，并设置叠置重组的具有m1+m2个波段影像D的图像大小为(N
×
N)
×
(W1
×
W2)个像素。
[0025]作为优选的，所述步骤5中实现空间尺度还原的具体方法为：以N
×
N的移动窗口对影像D中的低空间分辨率遥感影像C1对应的m2个可见光
‑
近红外和短波红外(VNIR+SWIR)波段影像进行窗口领域运算以实现空间尺度还原。
[0026]作为优选的，所述步骤6具体为对影像D的每个像元，以像元为中心取一个N
×
N窗口，计算高空间分辨率红光(RED)波段影像的灰度值(DN)的均值MEAN和标准差STD进行统计，将灰度值(DN)的值位于(MEAN
‑
0.5
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1，输入经过几何校正的不同空间分辨率遥感影像A和B；步骤2，计算遥感影像B和A空间分辨率的比值R，确定移动窗口的大小N
×
N；步骤3，将低空间分辨率影像B重采样至高分辨率遥感影像A分辨率的N倍，生成新影像C1；步骤4，以影像A的空间分辨率为基准，将影像A、C1叠置重组生成新的影像D；步骤5，以N
×
N的移动窗口对影像D中的低空间分辨率遥感影像C1进行窗口领域运算得到影像C2以实现空间尺度还原；步骤6，判定影像D中N
×
N窗口的优势地物像元，计算合成光谱向量Y，并将其空间尺度提升至与影像C2一致；步骤7，判定低分辨率影像中N
×
N窗口的最优相似像元，得到最优光谱向量Xmax；步骤8，用最优光谱向量Xmax和拟合函数重建得到高空间分辨率的短波红外波段光谱；步骤9，模拟重建生成高空间分辨率短波红外波段影像E。2.根据权利要求1所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤1的遥感影像A和B为经过几何校正的包含可见光
‑
近红外m1个波段的高分辨率遥感影像A和包含可见光
‑
近红外和短波红外m2个波段的低空间分辨率的遥感影像B。3.根据权利要求2所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤2具体为：计算可见光
‑
近红外和短波红外波段遥感影像B的空间分辨率与可见光
‑
近红外波段遥感影像A的空间分辨率的比值R，并根据R的数值区间确定移动窗口的大小为N
×
N。4.根据权利要求3所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤3中新影像C1的生成方法具体为：将低空间分辨率影像B的全部m2个可见光
‑
近红外和短波红外波段重采样至高分辨率遥感影像A的N倍，生成新的m2个包含可见光
‑
近红外和短波红外波段的影像C1。5.根据权利要求4所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤4中的影像D生成方法具体为：以影像A的空间分辨率为基准，按照影像A、C1的顺序对两组遥感影像进行重采样并叠置重组生成一个新的具有m1+m2个波段影像D；设置m2个波段的低空间分辨率可见光
‑
近红外+短波红外波段影像C1的图像大小为W1
×
W2个像素，并设置叠置重组的具有m1+m2个波段影像D的图像大小为(N
×
N)
×
(W1
×
W2)个像素。6.根据权利要求5所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤5中实现空间尺度还原的具体方法为：以N
×
N的移动窗口对影像D中的低空间分辨率遥感影像C1对应的m2个可见光
‑
近红外+短波红外波段影像进行窗口领域运算以实现空间尺度还原。7.根据权利要求6所述的短波红外遥感影像双重窗口模拟重建方法，其特征在于，所述步骤6具体为对影像D的每个像元，以像元为中心取一个N
×
N窗口，计算高空间分辨率红光波段影像的灰度值的均值和标准差进行统计，将灰度值的值位于(MEAN
‑
0.5
×
STD，MEAN+0.5
×
STD)区间内的像元判断为优势地物像元，并进行标识；计算窗口内高空间分辨率优势地物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利军，彭光雄，贺秋华，谭华杰，余姝辰，张建东，梅金华，卜建财，谢渐成，唐凯，
申请(专利权)人：湖南省遥感地质调查监测所，
类型：发明
国别省市：